土的物理性質(zhì)-土的物理性質(zhì)指標(biāo)（地基與基礎(chǔ)工程）

項(xiàng)目一

土的物理性質(zhì)及工程分類

任務(wù)一土的形成和組成任務(wù)二土的物理性質(zhì)指標(biāo)√任務(wù)三土的物理狀態(tài)指標(biāo)任務(wù)四地基土的工程分類概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。三相指標(biāo)的定義土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相液相氣相土顆粒土中水土中氣構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響次要作用1、三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)5ds可用比重瓶法測(cè)定,但由于變化幅度不大（2.6~2.8),通常可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，如下表。粘性土土的名稱砂土粉土粉質(zhì)粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重參考值土粒的質(zhì)量與同體積的4?C時(shí)純水的質(zhì)量的比值土粒比重（土粒相對(duì)密度）ds表達(dá)式:單位:

無(wú)量綱測(cè)定方法：

比重瓶法，事先將比重瓶注滿純水，稱瓶加水的質(zhì)量m1。然后把烘干土若干克(ms)裝入空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱瓶加水加土的質(zhì)量m2，按下式計(jì)算土粒比重項(xiàng)目一

土的物理性質(zhì)及工程分類

任務(wù)一土的形成和組成任務(wù)二土的物理性質(zhì)指標(biāo)√任務(wù)三土的物理狀態(tài)指標(biāo)任務(wù)四地基土的工程分類概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。三相指標(biāo)的定義土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相液相氣相土顆粒土中水土中氣構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響次要作用1、三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)土的含水率土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)表示注:

1.含水率可達(dá)到或超過(guò)100％2.對(duì)于含有機(jī)質(zhì)超過(guò)干土質(zhì)量5%的土，烘干溫度65~70℃。表達(dá)式:含水量是標(biāo)志土的濕度的一個(gè)重要物理指標(biāo)，一般用烘箱法測(cè)定。測(cè)定方法：

烘干法。先稱出天然濕土的質(zhì)量，然后放在烘箱里，在105～110℃下烘干，稱干土的質(zhì)量。

試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定天然土體的含水率；含水率定義：天然土體的質(zhì)量在溫度105~110℃下烘至恒重時(shí)所失去的水分質(zhì)量與達(dá)到恒重后的干土質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示；說(shuō)明：含水率是土的三個(gè)基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，由試驗(yàn)直接測(cè)定。它反映了土的狀態(tài)，是了解粘性土稠度和砂土濕度的重要指標(biāo)，又是計(jì)算土的干密度、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)等的必要指標(biāo)。不同種類土體的含水率變化幅度較大，砂土大致在0~40%，粘土在20%~200%之間變化。3/11/202414土的基本物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)——含水率試驗(yàn)試驗(yàn)用儀器和材料主要儀器：溫度能夠保持在105~110℃的自動(dòng)控制的電熱恒溫烘箱；感量為0.0lg的電子分析天平。其它：鋁制稱量盒、干燥器、削土刀等。3/11/202415試驗(yàn)方法烘干法：土工室內(nèi)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法，本試驗(yàn)采用烘干法。其它方法：酒精燃燒法、炒干法、比重法等。適用范圍：粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土和有機(jī)質(zhì)土類。對(duì)有機(jī)質(zhì)含量超過(guò)5%的土體，應(yīng)將溫度控制在65~70℃的恒溫下烘至恒重。烘干時(shí)間對(duì)細(xì)粒土體不得少于8h。

3/11/202416試驗(yàn)步驟(1)先稱稱量盒的質(zhì)量（m1

），準(zhǔn)確至0.0lg；(2)取具有代表性試樣，細(xì)粒土不小于為15g，沙類土、有機(jī)質(zhì)土不小于50g，放入已稱好的稱量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋，稱濕土加盒總質(zhì)量（m2），精確至0.01g；(3)打開(kāi)盒蓋，將試樣和盒放入烘箱內(nèi)，在溫度105~110℃的恒溫下烘干。烘干時(shí)間與土的類別及取土數(shù)量有關(guān)。細(xì)粒土不少于8小時(shí)；砂類土不得少于6小時(shí)；對(duì)含有機(jī)質(zhì)超過(guò)5%的土，應(yīng)將溫度控制在65~70℃的恒溫下烘干；(4)將烘干后的試樣和盒取出，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。冷卻后蓋好盒蓋，稱盒和土質(zhì)量（m3），精確至0.01g；(5)本項(xiàng)試驗(yàn)要求進(jìn)行二次平行測(cè)定，其平行差值需要滿足以下要求：當(dāng)含水量小于5%時(shí)，允許平行差值不大于0.3%；當(dāng)含水量大于5%小于40%時(shí)，允許平行差值不大于1%；當(dāng)含水量大于等于40%時(shí)，允許平行差值不大于2%。當(dāng)滿足上述要求時(shí)，含水量取兩次測(cè)值的平均值。3/11/202417成果整理按下式計(jì)算含水量：3/11/202418式中：w——含水量（%）；

m1——稱量盒的質(zhì)量（g）；

m2——盒加濕土質(zhì)量（g）；

m3——盒加干土質(zhì)量（g）。注意事項(xiàng)（1）測(cè)定含水量時(shí)動(dòng)作要快，以避免土樣的水分蒸發(fā)；（2）應(yīng)取具有代表性的土樣進(jìn)行試驗(yàn)；（3）稱量盒要保持干燥，注意稱量盒的盒體盒盒蓋上下對(duì)號(hào)；（4）烘干、冷卻由于時(shí)間較長(zhǎng)，由實(shí)驗(yàn)室完成，同學(xué)另找時(shí)間來(lái)稱盒加干土質(zhì)量。3/11/202419項(xiàng)目一

土的物理性質(zhì)及工程分類

任務(wù)一土的形成和組成任務(wù)二土的物理性質(zhì)指標(biāo)√任務(wù)三土的物理狀態(tài)指標(biāo)任務(wù)四地基土的工程分類概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。三相指標(biāo)的定義土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相液相氣相土顆粒土中水土中氣構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響次要作用1、三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)1.孔隙比二、土的物理性質(zhì)指標(biāo)—導(dǎo)出指標(biāo)（換算指標(biāo)）土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無(wú)量綱表達(dá)式:WaterAirSoilVaVwVsVvV體積關(guān)系:2.孔隙率

土中孔隙體積與總體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密實(shí)程度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)，e或n越大，土越疏松，反之土越密實(shí)。一般e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。3.飽和度表達(dá)式:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Ssat=0:

干土Ssat=1:

飽和土WaterAirSoilVaVwVsVvV體積砂土濕度按飽和度分類

Ssat50%稍濕的50%Ssat80%濕的Ssat>80%飽和的27匯總：土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密實(shí)程度的重要物理性質(zhì)指標(biāo)，e或n越大，土越疏松，反之土越密實(shí)。一般e<0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，e>1.0的土是疏松的高壓縮性土。砂土根據(jù)飽和度的指標(biāo)值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài)。Sr50為稍濕；50<Sr80很濕;Sr>80飽和。4.干密度干重度WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積單位體積內(nèi)土顆粒的質(zhì)量工程應(yīng)用：干密度作為檢測(cè)人工填土密實(shí)程度的指標(biāo)。換算公式：γd=1+ωγ29(1)表達(dá)式：sat

=孔隙全部充滿水的總重力總體積=wsv(2)物理意義：孔隙中全部充滿水時(shí)單位體積的重力，即飽和度為100%時(shí)的重力密度。(3)常見(jiàn)值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表達(dá)式：=wsv(2)物理意義：地下水位以下土體受水的浮力作用時(shí)單位體積的重力。(3)常見(jiàn)值：8~13KN/m3+Vvγw′

′-vVγw=γsatγw-5.飽和密度6.有效密度（浮密度）各種密度容重之間的大小關(guān)系：天然密度干密度飽和密度有效密度三、指標(biāo)的換算

土的密度、含水量、土粒比重是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，其他指標(biāo)可由這三個(gè)指標(biāo)換算得到。例題1-1某一原狀土樣，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得的基本指標(biāo)如下：密度為1.67g/cm3，含水率為12.9%，土的比重為2.67,。試求土的孔隙比、孔隙率、飽和度、干密度、飽和密度和有效密度。項(xiàng)目一

土的物理性質(zhì)及工程分類

任務(wù)一土的形成和組成任務(wù)二土的物理性質(zhì)指標(biāo)√任務(wù)三土的物理狀態(tài)指標(biāo)任務(wù)四地基土的工程分類概述土的物理性質(zhì)直接反映土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映土的工程性質(zhì)。土的松密和軟硬程度主要取決于土的三相各自在數(shù)量上所占的比例。三相指標(biāo)的定義土的物理性質(zhì)指標(biāo)固相液相氣相土顆粒土中水土中氣構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響次要作用1、三相草圖WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積已知關(guān)系五個(gè):共有九個(gè)參數(shù):

VVvVsVaVω

/msmωmam剩下三個(gè)獨(dú)立變量物性指標(biāo)是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其它指標(biāo)2、室內(nèi)測(cè)定的三個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)

—基本指標(biāo)，實(shí)測(cè)指標(biāo)WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積土的密度單位:

kg/m3

或g/cm3一般范圍:

1.60—2.20g/cm3土單位體積的質(zhì)量有時(shí)也稱土的天然密度表達(dá)式:相關(guān)指標(biāo):土的容重（重度）γ=ρg單位:kN/m3

環(huán)刀法測(cè)得測(cè)定方法：環(huán)刀法40土的基本物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)——密度試驗(yàn)

1）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定天然土體的密度；密度定義：土體單位體積的質(zhì)量，是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一。在天然狀態(tài)下的密度稱為天然密度，其單位以g/cm3表示；說(shuō)明：密度是土體的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，由試驗(yàn)直接測(cè)定。土的密度一般是指土的濕密度。此外，還有土的干密度、土的飽和密度和土的有效密度；密度是了解土體結(jié)構(gòu)密實(shí)程度的重要指標(biāo)；一般土的天然密度在1.6～2.2g／cm3，換算為重度即16～22。試驗(yàn)用儀器及材料主要儀器：環(huán)刀、感量為0.1g的天平。其它：切土刀、推土器、白瓷盤、游標(biāo)卡尺、凡士林等。

3/11/202441試驗(yàn)方法環(huán)刀法——常用于細(xì)粒土，本試驗(yàn)采用環(huán)刀法；灌砂法——常用于現(xiàn)場(chǎng)粗立土；蠟封法——常用于易碎裂、難以切削或不規(guī)則的土體；其它方法：電動(dòng)取土器法、水銀排開(kāi)法、密度濕度計(jì)、法灌水法等。3/11/202442試驗(yàn)步驟（1）用卡尺測(cè)出環(huán)刀的高和內(nèi)徑，并計(jì)算出環(huán)刀的體積V（cm3）；（2）稱環(huán)刀的質(zhì)量m1，準(zhǔn)確至0.1g；（3）在環(huán)刀內(nèi)壁涂一層薄薄的凡士林油，并將其刃口向下放在試樣上；（4）用切土刀沿環(huán)刀外緣將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，然后慢慢將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，到土樣伸出環(huán)刀上部為止，削去環(huán)刀兩端余土，使與環(huán)刀口面齊平。把削下的土樣做含水量試驗(yàn)；（5）擦凈環(huán)刀外壁，稱量環(huán)刀加土的質(zhì)量m2，準(zhǔn)確至0.1g；（6）用推土器將試樣從環(huán)刀中推出；（7）本試驗(yàn)需進(jìn)行二次平試驗(yàn)，其平行差值不大于0.03g／cm3

，滿足要求取其算術(shù)平均值。3/11/202443（1）按下式計(jì)算土的濕密度：3/11/202444式中：ρ——土的濕密度（g／cm3

）；

m1——環(huán)刀